Форум Лаборатории Альтернативной Истории

На рисунке показано принципиальное устройство газовой центрифуги для разделения изотопов урана.




1 — отбор тяжелой фракции; 2 — питание; 3 — отбор легкой фракции;
4 — верхний газозаборник; 5 — защитный кожух; 6 — магнитный подшипник; 7 — молекулярный насос- 8 —ротор; 9 — питание;
10 — диафрагма; 11 — нижний газозаборник; 12 — статор; 13 — игла.


Ее важнейшим элементом является ротор (8) - цилиндр, вращающийся с огромной скоростью в газовой среде с пониженным давлением. Здесь приведена схема так называемой подкритической центрифуги, что означает, что рабочая частота вращения ротора ниже его первой резонансной частоты. При увеличении оборотов ротор последовательно проходит частоты, на которых возникают резонансные колебания, обусловленные механическими свойствами вращающейся системы. Центрифуга, работающая на частоте вращения ротора выше резонансной, называется надкритической.

В пространстве между ротором и внешним кожухом (5) центрифуги поддерживается вакуум, что необходимо для снижения сопротивления вращению, т.е. энергоемкости машины. Вакуум обеспечивается с помощью молекулярного насоса (7), представляющего собой спиральные канавки на внутренней поверхности кожуха.

Рабочим веществом, в котором собственно происходит разделение молекул с атомами разных изотопов, является гексафторид урана (UF6) -газообразное соединение природного урана, получаемое на предприятиях ядерного топливного цикла в результате операции химической конверсии природной закиси-окиси урана. Гексафторид при определенной температуре и давлении подается в центрифугу через трубопровод питания (2) и поступает в роторное пространство возле оси ротора в его центральной части (9). Вследствие высокой скорости вращения ротора (линейная скорость на его периферии 600 и более м/сек) газ концентрируется у его стенки, где его давление может составлять десятки тысяч паскалей. Напротив, у оси ротора образуется так называемое «вакуумное ядро». Анализ физических процессов, происходящих в газовой центрифуге, показывает, что эффективное разделение компонентов смеси происходит только при наличии осевой циркуляции газа внутри ротора. Такая циркуляция (показанная на рисунке стрелками) обеспечивается, например, созданием осевого температурного градиента за счет внешнего источника тепла. При циркуляции наибольшая разность в концентрации легкого и тяжелого изотопов устанавливается в торцевых частях центрифуги, - нижней и верхней соответственно.

С целью отбора продуктов деления в центрифуге предусмотрены диафрагмы (10) с отверстиями, вращающиеся вместе с ротором, и неподвижные газоотборники (4, 11), представляющие собой тонкие изогнутые трубки.

Обогащенная легким изотопом фракция (продукт) выводится с помощью газоотборника (11) в трубопровод (3). Тяжелая фракция - отвал (или хвост) отбирается (4) и поступает в канал (1).

Причем разделение происходит не за счет сил инерции - тогда бы более легкие фракции скапливались у оси центрифуги

Такая циркуляция (показанная на рисунке стрелками) обеспечивается, например, созданием осевого температурного градиента за счет внешнего источника тепла. При циркуляции наибольшая разность в концентрации легкого и тяжелого изотопов устанавливается в торцевых частях центрифуги, - нижней и верхней соответственно.

Анализ физических процессов, происходящих в газовой центрифуге, показывает, что эффективное разделение компонентов смеси происходит только при наличии осевой циркуляции газа внутри ротора.

Очень сомневаюсь. Если бы работало ускорение - достаточно было бы закачать в центрифугу газ и покрутить хорошенько какое-то время. Потом забирай себе спокойно разделенные фракции, но это не так.

Добиться осевой циркуляции в данном устройстве наверняка очень и очень непросто, т.к. газ прижат к внешней стенке и совсем не хочет никуда циркулировать.

Но убери осевую циркуляцию - и процесс почти прекратится. То, что останется и будет результатом работы только центростремительного ускорения.

В любом случае, разве моя идея не заслуживает более серьезного исследования?

"работают" только осевая циркуляция газа и линейная скорость,